專(zhuān)利名稱(chēng)：用于織機(jī)輸緯器的紗線制動(dòng)裝置的控制單元和調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于織機(jī)、尤其是劍桿織機(jī)、片梭織機(jī)和噴氣織機(jī)的輸緯器中的紗線制動(dòng)裝置的控制單元以及調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
如已知的那樣，用于紡織機(jī)械的輸緯器包括一固定鼓，在該固定鼓上卷繞有多圈紗圈，形成緯紗儲(chǔ)備。一旦織機(jī)要求，將紗圈從鼓上退繞，隨后通過(guò)控制紗線的張力的制動(dòng)裝置并最終喂送給織機(jī)。
在可從諸如EP 1 059 375的申請(qǐng)人的先前的文件中已知的上述類(lèi)型的輸緯器中，制動(dòng)裝置通常包括呈截頭圓錐形的中空構(gòu)件，該構(gòu)件支承在彈簧的一輻式組件上的一環(huán)形支承件的中心，且偏置成其內(nèi)表面靠著紗圈從其退繞的鼓的一端。與環(huán)形支承件工作連接的一對(duì)線性致動(dòng)器由具有位置控制回路和電流控制回路的控制單元驅(qū)動(dòng)，該控制單元可以產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)調(diào)制的電流作為紗線張力波動(dòng)的函數(shù)，從而調(diào)整錐形筒施加在鼓上的壓力。這一組件支承在一滑塊上，該滑塊可在一可手動(dòng)操作的蝸桿機(jī)構(gòu)的控制下縱向運(yùn)動(dòng)以調(diào)節(jié)在靜止時(shí)錐形筒施加在鼓上的靜壓力或預(yù)加負(fù)荷。因此，退繞的紗線在鼓和截頭圓錐形構(gòu)件之間行進(jìn)，該構(gòu)件經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)地在紗線上施加所需的制動(dòng)動(dòng)作。
雖然以上的控制單元允許平穩(wěn)地和動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)制動(dòng)動(dòng)作，但它還有缺點(diǎn)，即當(dāng)諸如支承截頭圓錐形構(gòu)件的彈簧的剛度或錐形筒施加在鼓上的靜壓力之類(lèi)的某些參數(shù)改變時(shí)它的精度就會(huì)大大降低，這些參數(shù)是例如基于所加工的紗線的類(lèi)型、織機(jī)速度、織機(jī)高度等而選擇的。實(shí)際上，如熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員所熟知的，位置控制回路被設(shè)計(jì)成用特定的一組彈簧和預(yù)定的預(yù)加負(fù)荷值來(lái)精確地進(jìn)行工作。相反，改變這些參數(shù)會(huì)導(dǎo)致補(bǔ)償誤差。所述參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)的差異越大，所述誤差也就越明顯。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)主要的目的是為織機(jī)輸緯器的紗線制動(dòng)裝置提供一控制單元，可基于關(guān)于紗線制動(dòng)裝置的可變參數(shù)、尤其是彈簧的剛度和靜壓力以自動(dòng)方式調(diào)整該制動(dòng)裝置，還提供有用于控制單元的設(shè)定或調(diào)整方法，該方法可以容易地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化且只需較短的執(zhí)行時(shí)間。
將在下面變得明顯的上述目標(biāo)和其它優(yōu)點(diǎn)可由具有權(quán)利要求1所述的特征的控制單元達(dá)到，同時(shí)其它的權(quán)利要求給出了本發(fā)明的其它的次要優(yōu)點(diǎn)和特征。


現(xiàn)在將參照幾個(gè)優(yōu)選的、非排他的實(shí)施方式更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，這些實(shí)施方式以非限定性的例子的形式顯示在附圖中，其中圖1是設(shè)置有紗線制動(dòng)裝置的一般輸緯器的側(cè)視圖；圖2是分開(kāi)顯示圖1所示的紗線制動(dòng)裝置的立體圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的位置控制回路的方框圖，該回路適用于控制圖2所示的制動(dòng)裝置；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的在進(jìn)行調(diào)整方法過(guò)程中的圖3的方框圖；圖5是關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的控制單元的力-位置關(guān)系圖；圖6示出了在根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行調(diào)整方法期間的圖3的方框圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)以上附圖，用于紡織機(jī)械的輸緯器10包括設(shè)置有傾斜輸送邊緣12a的固定鼓12，由電動(dòng)機(jī)15驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)臂14在該鼓上卷繞有多圈紗圈而形成緯紗儲(chǔ)備RT。
平行于鼓12的軸線的固定臂17從電動(dòng)機(jī)殼體突出并支承制動(dòng)裝置18，該制動(dòng)裝置的任務(wù)是控制從鼓上退繞的紗線的張力。
紗線制動(dòng)裝置18包括支承于滑塊22上的支架20，該滑塊在可由旋鈕24操縱的蝸桿機(jī)構(gòu)(未示出)的控制下可沿固定臂17運(yùn)動(dòng)。在一種已知的方式中，支架20支承一對(duì)機(jī)電線性致動(dòng)器26、28(圖2)，將這兩個(gè)致動(dòng)器布置成其各自的驅(qū)動(dòng)桿26a、28a分別在沿直徑相對(duì)的兩個(gè)位置處平行于鼓的軸線。與鼓同軸線的環(huán)形支承件30支承于驅(qū)動(dòng)桿的自由端。中空的截頭圓錐形制動(dòng)構(gòu)件32由彈性屈服支承裝置支承在環(huán)形支承件30的中心，該支承裝置包括彈簧34的輻式組件，每個(gè)彈簧具有固定于環(huán)形支承件的一端以及固定于與截頭圓錐形構(gòu)件32的較小的基座成一體的環(huán)36的相反一端。截頭圓錐形構(gòu)件32被布置成其較大的基座同軸線地面對(duì)鼓且被偏置成其內(nèi)表面靠著傾斜邊緣12a。機(jī)電線性致動(dòng)器26、28各自裝配有位置傳感器38，每個(gè)傳感器包括一個(gè)連接于各個(gè)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)桿的磁體40，以及一個(gè)霍爾傳感器42，該霍爾傳感器支承于磁體附近的固定位置并被連接成用來(lái)向一控制單元44發(fā)送位置信號(hào)X。每個(gè)致動(dòng)器設(shè)置有一個(gè)控制單元。該控制單元可以產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)調(diào)制的電流作為紗線張力波動(dòng)的函數(shù)，從而調(diào)節(jié)錐形筒施加在鼓上的壓力。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖3，控制單元44包括位置控制回路45，該回路接收來(lái)自位置控制器38的位置信號(hào)X，并將其與第一減法器塊46中的參考變量X_ref相比較，從而得到一個(gè)位置誤差Xerr。位置補(bǔ)償器48處理數(shù)值Xerr并輸出相應(yīng)的參考電流Iref。一內(nèi)部的電流控制回路50接收第二減法器塊52中的電流信號(hào)并將其與流過(guò)致動(dòng)器的電流I相比較，從而得到電流誤差I(lǐng)err。在一個(gè)已知的方法中，將電流誤差I(lǐng)err發(fā)送給處理這一信號(hào)以得到電壓值V的電流補(bǔ)償器54。該電壓信號(hào)供應(yīng)給生成四個(gè)低電平引導(dǎo)信號(hào)GL1-GL4的波形生成器WFG，這四個(gè)引導(dǎo)信號(hào)驅(qū)動(dòng)各個(gè)MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管Q1-Q4，通常將它們稱(chēng)為MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，這些晶體管被布置成形成引導(dǎo)各個(gè)所示致動(dòng)器26、28的H形電橋58。門(mén)驅(qū)動(dòng)器GD布置在波形生成器WFG和電橋58之間，從而將信號(hào)GL1-GL4轉(zhuǎn)換成與電橋58的MOSFET Q1-Q4的門(mén)電路相兼容的電壓電平G1-G4。
根據(jù)本發(fā)明的制動(dòng)組件可由等效質(zhì)量彈簧系統(tǒng)來(lái)代表，該系統(tǒng)具有與運(yùn)動(dòng)零件、即桿26a、28a、磁體40、環(huán)形支承件30和彈簧34的質(zhì)量相對(duì)應(yīng)的等效質(zhì)量，以及有考慮了形成輻式組件的彈簧的剛度和截頭圓錐形構(gòu)件的彈性屈服數(shù)的彈性常數(shù)k。位置補(bǔ)償器48還包括一轉(zhuǎn)換函數(shù)，該函數(shù)作為彈性常數(shù)k的函數(shù)而變化，且該補(bǔ)償器是連接用來(lái)接收所示彈性常數(shù)k的變量值，該值通過(guò)在控制單元44中執(zhí)行初步的調(diào)整程序而計(jì)算得到。
如示出了根據(jù)本發(fā)明的在進(jìn)行調(diào)整方法過(guò)程中的圖3的方框圖的圖4所示，通過(guò)將通過(guò)致動(dòng)器的電流I乘上力的常數(shù)Kf來(lái)計(jì)算致動(dòng)器所施加的驅(qū)動(dòng)力Fm，常數(shù)Kf通常是為致動(dòng)器而指定的，但也可以如下所述的那樣計(jì)算該值。將彈簧的預(yù)先加載的力F1從驅(qū)動(dòng)力Fm中減去，從而得到應(yīng)用于以下類(lèi)型轉(zhuǎn)換函數(shù)的最終的力Fr，其中力F1是在桿位于其最內(nèi)部的停止位置(靜止位置)時(shí)測(cè)量的1s2·m+s·h+k,]]>其中m是運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量，h是系統(tǒng)的粘性摩擦系數(shù)，k是彈性常數(shù)，以及s是復(fù)合角頻率(complex pulsation)，從而得到相應(yīng)的位移X。
在本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施方式中，調(diào)整方法包括以下步驟a)將致動(dòng)器的桿放置在相對(duì)的停止位置X1-X2之間的第一測(cè)量位置處，較佳地在對(duì)應(yīng)于桿的行程一半的測(cè)量位置X3處，致動(dòng)器由附屬、慢速的位置控制回路控制，該回路具有例如1Hz的較窄的通頻帶。
b)將一寬頻帶、可變電流信號(hào)，較佳地為周期性、對(duì)稱(chēng)的電流信號(hào)(例如矩形信號(hào))疊加到用于將桿保持在測(cè)量位置X3處所需的電流i3，其中該負(fù)荷在其機(jī)械共振頻率之上被激勵(lì)。
c)計(jì)算以下的數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)的系數(shù)a0、a1、a21a0+a1/z+a2/z2]]>該函數(shù)通過(guò)熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員熟知的計(jì)算方法將通過(guò)致動(dòng)器的電流與桿的位置相聯(lián)系，比如批量確定方法(例如最小二乘法)，或遞歸方法(遞歸最小二乘法)。
d)計(jì)算將越過(guò)致動(dòng)器的電流與桿的位置相聯(lián)系的數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)的靜態(tài)增益，即有關(guān)z＝1，也就是說(shuō)f.d.t.(z=1)=1a0+a1+a2]]>e)用熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員熟知的數(shù)值方法來(lái)計(jì)算數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)的共振頻率fris，比如用傅立葉變換，例如采用離散值。
f)通過(guò)將所測(cè)量的共振頻率的值插入數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)來(lái)計(jì)算等效系統(tǒng)的彈性常數(shù)k的值，這要根據(jù)公式s＝j(luò)2πf，從而在較低的粘性摩擦的條件下(h＝0)，k＝m*(2πfris)2，g)通過(guò)將直流電f.d.t.(z＝1)條件下的轉(zhuǎn)換函數(shù)乘上所計(jì)算得到的彈性常數(shù)k計(jì)算力常數(shù)kf的值，即kf＝k/(a0+a1+a2)h)用所計(jì)算的與之相關(guān)的參數(shù)來(lái)補(bǔ)償每個(gè)致動(dòng)器的位置控制回路。
以上的方法可以確定致動(dòng)器的等效的彈性常數(shù)k和力常數(shù)kf。
在假定致動(dòng)器的力常數(shù)kf是已知的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，調(diào)整方法包括a)將致動(dòng)器的桿放置在十分接近最內(nèi)部的停止位置的第一測(cè)量位置X1處，在該位置處制動(dòng)停止，而制動(dòng)構(gòu)件在鼓上施加最小的壓力。
b)測(cè)量將桿保持在第一測(cè)量位置X1上所需的通過(guò)每個(gè)致動(dòng)器的電流i1。
c)將致動(dòng)器的桿放置在十分接近最外部的停止位置的第二測(cè)量位置X2處，在該位置處制動(dòng)構(gòu)件在鼓上施加最大的壓力。
d)測(cè)量將桿保持在第二測(cè)量位置X2上所需的通過(guò)每個(gè)致動(dòng)器的電流i2。
e)通過(guò)將致動(dòng)器的力常數(shù)kf分別乘上所測(cè)得的電流值i1、i2以分別計(jì)算線性致動(dòng)器在測(cè)量位置X1、X2處施加的力F1、F2。
f)通過(guò)用線性致動(dòng)器在測(cè)量位置X1、X2所施加的力之間的差值除測(cè)量位置X1、X2之間的差值計(jì)算等效系統(tǒng)的彈性常數(shù)k，即F2-F1X2-X1]]>g)類(lèi)似于以上的實(shí)施方式，用所計(jì)算得到的與之相關(guān)的參數(shù)來(lái)補(bǔ)償每個(gè)致動(dòng)器的位置控制回路。
因此，以上的程序可以計(jì)算等效彈性常數(shù)k和預(yù)先加載的力F1。等效彈性常數(shù)是圖5中代表作為在等效系統(tǒng)中的位移X的函數(shù)的力F的直線的角系數(shù)(X0是彈簧處于靜止?fàn)顟B(tài)的位置)。
有利地，如圖6所示，參考變量X_ref是通過(guò)使用彈簧的制動(dòng)力Fref作為主參考數(shù)值計(jì)算得到的，根據(jù)關(guān)系式X_Ref=Fref-F1k+X1]]>該關(guān)系式是從圖5中的直線得出的簡(jiǎn)單的代數(shù)計(jì)算而得到的。這就可自動(dòng)補(bǔ)償不同的致動(dòng)器之間的差異，從而實(shí)際上可以得到相同的所需制動(dòng)動(dòng)作。
當(dāng)然，上述調(diào)整方法尤其適于通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助處理技術(shù)而達(dá)到自動(dòng)化，這種技術(shù)應(yīng)該是熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員所知的，例如通過(guò)將它們的程序結(jié)合在輸緯器啟動(dòng)程序中，從而當(dāng)輸緯器啟動(dòng)時(shí)，控制單元被自動(dòng)設(shè)定至系統(tǒng)的剛度和預(yù)加負(fù)荷參數(shù)。所測(cè)量到的彈性常數(shù)k、力常數(shù)kf和預(yù)加負(fù)荷F1也可以傳統(tǒng)的方式顯示在操作人員可以看到的監(jiān)視器上，從而為操作人員提供手動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)所需的信息。
這里已經(jīng)描述了本發(fā)明的數(shù)個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，但是，熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員當(dāng)然也可在本發(fā)明的原理的范圍內(nèi)進(jìn)行許多改變。
權(quán)利要求
1.一種用于織機(jī)輸緯器中的紗線制動(dòng)裝置的控制單元，其中從輸緯器退繞的紗線(F)被壓在輸緯器的一鼓(12)和與至少一個(gè)線性致動(dòng)器(26、28)工作連接的一制動(dòng)構(gòu)件(32)之間，彈性屈服支承裝置(34)插在該制動(dòng)構(gòu)件和該至少一個(gè)線性致動(dòng)器之間，該至少一個(gè)線性致動(dòng)器根據(jù)其位置而受到控制并裝備有一位置傳感器(38)，所述控制單元包括每個(gè)致動(dòng)器的一位置控制回路(45)，該控制回路接收來(lái)自位置傳感器(38)的一位置信號(hào)(X)并將該信號(hào)與一第一減法器塊(46)中的一參考變量(Xref)相比較以得到一位置誤差(Xerr)；以及一位置補(bǔ)償器(48)，該位置補(bǔ)償器接收位置誤差(Xerr)并將相應(yīng)的參考電流(Iref)輸出到一電流控制回路(50)，該電流控制回路被連接成用來(lái)產(chǎn)生供應(yīng)給致動(dòng)器(26、28)的一經(jīng)調(diào)整的電壓，其特征在于，所述位置補(bǔ)償器(48)結(jié)合有隨一等效質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的一彈性常數(shù)(k)的函數(shù)而變化的一控制轉(zhuǎn)移函數(shù)，其中質(zhì)量(m)是置于所述制動(dòng)構(gòu)件(32)和至少一個(gè)線性致動(dòng)器之間的運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量，而彈性常數(shù)基本上與所述彈性屈服支承裝置(34)的彈性常數(shù)相匹配，以及，所述位置補(bǔ)償器(48)被連接成用來(lái)接收所述彈性常數(shù)(k)的變量值，該值是通過(guò)在控制單元(44)中進(jìn)行一初步調(diào)整程序而計(jì)算得到的。
2.如權(quán)利要求1所述的控制單元，其特征在于，所述參考變量(X_ref)是通過(guò)使用參考制動(dòng)力(Fref)作為主參考值根據(jù)以下關(guān)系式計(jì)算得到的X_Ref=Fref-F1k+X1]]>其中Fref是所述的參考制動(dòng)力，X1是致動(dòng)器停止的第一停止位置，k是彈性常數(shù)，以及F1是在第一停止位置X1附近由致動(dòng)器施加的力。
3.一種用于權(quán)利要求1所述的控制單元的調(diào)整方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a)將致動(dòng)器的桿放置在致動(dòng)器的相對(duì)的停止位置(X1-X2)之間的一測(cè)量位置(X3)處，致動(dòng)器由一附屬的位置控制回路控制，該回路具有相對(duì)較窄的通頻帶；b)將具有相對(duì)較寬頻帶的一可變電流信號(hào)疊加到將致動(dòng)器保持在測(cè)量位置(X3)處所需的電流(i3)，由此該負(fù)荷在其機(jī)械共振頻率之上被激勵(lì)；c)計(jì)算以下的數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)的系數(shù)a0、a1、a21a0+a1/z+a2/z2]]>該函數(shù)將通過(guò)致動(dòng)器的電流與桿的位置相聯(lián)；d)根據(jù)以下的關(guān)系式計(jì)算將通過(guò)致動(dòng)器的電流與桿的位置相聯(lián)的數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)的靜態(tài)增益、即z＝1f.d.t.(z=1)=1a0+a1+a2]]>e)計(jì)算數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)的共振頻率(fris)；f)通過(guò)將共振頻率(fris)的值插入數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)、根據(jù)公式s＝j(luò)2πf來(lái)計(jì)算等效系統(tǒng)的彈性常數(shù)(k)的值；g)通過(guò)將直流電f.d.t.(z＝1)條件下的數(shù)值轉(zhuǎn)換函數(shù)乘上所計(jì)算得到的彈性常數(shù)(k)計(jì)算力常數(shù)的值，即kf＝k/(a0+a1+a2)h)用相關(guān)的參數(shù)來(lái)補(bǔ)償每個(gè)致動(dòng)器的位置控制回路。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量位置(X3)與致動(dòng)器的行程的一半相對(duì)應(yīng)。
5.一種用于權(quán)利要求1所述的控制單元的調(diào)整方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a)將致動(dòng)器的桿放置在十分接近一第一停止位置的一第一測(cè)量位置(X1)處，在該位置處制動(dòng)停止，而制動(dòng)構(gòu)件在鼓上施加最小的壓力；b)測(cè)量將桿保持在第一測(cè)量位置(X1)上所需的通過(guò)致動(dòng)器的電流(i1)；c)將致動(dòng)器的桿放置在十分接近一第二停止位置的一第二測(cè)量位置(X2)處，在該位置處制動(dòng)構(gòu)件在鼓上施加最大的壓力；d)測(cè)量將桿保持在第二測(cè)量位置(X2)上所需的通過(guò)致動(dòng)器的電流(i2)；e)通過(guò)以一致動(dòng)器所具有的力常數(shù)(kf)乘所測(cè)得的電流值(i1、i2)以分別計(jì)算線性致動(dòng)器在測(cè)量位置(X1、X2)處施加的力(F1、F2)；f)通過(guò)用線性致動(dòng)器在測(cè)量位置(X1、X2)所施加的力之間的差值除以測(cè)量位置(X1、X2)之間的差值計(jì)算等效系統(tǒng)的彈性常數(shù)(k)，即F2-F1X2-X1]]>g)用所確定的參數(shù)k來(lái)補(bǔ)償位置控制回路。
全文摘要
從輸緯器退繞的紗線被壓在一鼓和由彈性裝置與兩個(gè)線性致動(dòng)器連接的一制動(dòng)構(gòu)件之間，線性致動(dòng)器受位置控制并裝備有位置傳感器。一位置控制回路接收來(lái)自傳感器的一位置信號(hào)并將該信號(hào)與一第一減法器塊中的一參考變量相比較以得到一位置誤差。一位置補(bǔ)償器接收位置誤差并將相應(yīng)的參考電流輸出到一電流控制回路，該電流控制回路被連接成用來(lái)產(chǎn)生供應(yīng)致動(dòng)器的一電壓。位置補(bǔ)償器結(jié)合有隨一等效質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的一彈性常數(shù)的函數(shù)而變化的一控制轉(zhuǎn)移函數(shù)，其中質(zhì)量是置于所述制動(dòng)構(gòu)件和致動(dòng)器之間的運(yùn)動(dòng)零件的質(zhì)量，而彈性常數(shù)與彈性裝置的彈性常數(shù)相匹配。位置補(bǔ)償器被連接成用來(lái)接收彈性常數(shù)的變量值，該值是通過(guò)在控制單元中進(jìn)行一初步調(diào)整程序而計(jì)算得到的。
文檔編號(hào)G05B19/02GK1896356SQ20061010571
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者G·安得里亞, G·盧卡 申請(qǐng)人:愛(ài)吉爾電子股份公司